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2019年 第30卷 第01期    刊出日期：2019-01-10
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版权页和目次
2019, 30(01):  0. 
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专稿
笃定远方  风雨兼程——2019年主编寄语
董仕节
2019, 30(01):  1. 
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机械基础工程
发动机电磁驱动配气机构性能试验
陈慧涛;常思勤;范爱民
2019, 30(01):  2-8. 
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为验证自行研制的动圈式电磁驱动配气机构（EMVT）柔性化控制气门运动的能力及其运行稳定性，搭建了以数字信号处理器（DSP）为核心控制器的试验平台并进行了相关性能试验。提出了EMVT实际应用于发动机进气系统的控制系统方案，搭建了基于dSPACE系统和CAN总线的半实物仿真试验平台。试验结果表明，该电磁驱动配气机构的气门开启和关闭的最小过渡时间为2.7ms，平均气门落座速度为0.028m/s  ，满足高速响应和缓落座的要求，且功耗较小；每个气门均可独立控制；可对配气定时、气门开启持续期、气门过渡时间、气门升程等参数实现柔性化调节；在低、中、高转速下都能长时间稳定运行。半实物仿真试验也验证了所提控制系统方案的可行性。
产品族架构设计与供应商选择的主从关联优化
杜纲;关进良;熊奕璇;马玉洁
2019, 30(01):  9-17. 
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针对产品族架构设计与供应商选择的关联优化问题，提出了基于主从对策的交互评价机制。根据主从决策机制建立主从关联双层规划优化模型，以产品族架构设计为主，供应商选择为从。模型上层以效用-成本比为目标，决策产品族架构设计方案。模型下层以成本为目标，决策供应商的选择。构建双层嵌套遗传算法求解模型，并添加具有产品族特色的编码处理策略。最后以客车底盘的案例对模型和遗传算法进行了验证。
考虑硬度的高弹性合金钢3J33微细特征磨削仿真分析及实验研究
徐路遥;李蓓智;杨建国
2019, 30(01):  17-21. 
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针对高弹性合金钢3J33的难加工性与实验复杂性问题，在其加工过程中进行了仿真模拟的研究。基于弹塑性力学、磨削加工机理和有限元分析等理论，利用专业金属切削仿真软件AdvantEdge，构建了考虑硬度的单颗磨粒磨削细筋的残余应力仿真模型，对不同硬度下磨削时的细筋残余应力进行了仿真分析和对比，并通过实验加以论证，最终验证了优化后的仿真模型具有可靠性。
考虑参数不确定性的转向架构架结构强度分析
智鹏鹏1;李永华2;陈秉智2
2019, 30(01):  22-29. 
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考虑工程实际中设计参数的不确定性，基于D-最优试验设计和可靠性理论对转向架构架进行结构强度分析。根据UIC 510-3-1994标准对构架进行结构强度分析，确定受力较大部位的设计参数。运用APDL语言建立构架的参数化模型，并对设计参数进行D-最优试验设计，进而计算构架的结构强度。利用最小二乘法对试验数据进行拟合，建立多项式响应面函数，并对其进行方差分析，检验响应面的精度。基于高精度响应面函数，采用Monte-Carlo拉丁超立方抽样方法对构架进行结构强度的可靠性分析。研究结果表明：设计参数的变化对结构强度的影响较大，且各设计参数的交互作用较小。转向架构架的结构可靠度为0.984 3，表明了不确定参数对构架结构强度和安全性的影响程度。基于D-最优试验设计的响应面法工作效率高，可为其他复杂结构的不确定性分析提供参考。
脉冲光纤激光制备聚晶金刚石疏液表面的研究
崔炜;郝秀清;陈馨雯;肖思浓;李亮
2019, 30(01):  30-37. 
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针对聚晶金刚石（PCD）表面，提出了一种经济、高效、可控制备多种微观结构的激光加工方法，与低表面能处理技术相结合，可实现对表面特性的有效调控。利用激光表面织构化方法在PCD表面制备出含有沟槽和锥形凸起的微纳结构，并分析了单脉冲能量和扫描速度对微观结构形貌和特征尺寸参数的影响；将激光织构化的PCD表面进行氟化处理，分析PCD表面微观结构对疏水和疏油性的影响规律。结果表明：随着单脉冲能量的增加或扫描速度的降低，沟槽深度、山脊间距和表面粗糙度随之增大；低表面能处理后，PCD表面与水和乳化剂的接触角分别在93°~149°和102°~134°范围内变化，由此可实现对PCD表面不同润湿性的控制。另外，分析了PCD表面微观结构的形成机理，并探讨了微观结构参数对疏水疏油性能的影响规律。
高压冷却下锯齿形切屑几何表征试验
吴明阳;于永新;程耀楠;李录彬;赵旭
2019, 30(01):  38-45. 
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理论分析了锯齿化程度、锯齿化频率与锯齿化步距等几何表征模型；在高压冷却条件下进行了聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削GH4169镍基高温合金试验，并对不同切削用量与冷却液压力下的切屑进行试样制备及抛磨，以分析锯齿形切屑的形貌及表征；分析了不同切削参数下锯齿形切屑几何表征的变化规律。试验结果表明：随着切削速度、进给量和背吃刀量的增大，切屑的锯齿化程度和锯齿化步距增大，而锯齿化频率减小；随着冷却液压力的增大，切屑的锯齿化程度降低，锯齿化频率增大，锯齿化步距先增大后减小；在高压冷却条件下切屑的断屑能力得到了提高，且随着冷却液压力的增大，断屑效果进一步提高。
车用汽油机停缸时循环功耗研究
胡茂杨;常思勤;刘梁;陆佳瑜;徐亚旋
2019, 30(01):  46-52. 
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发动机停缸时，不同的停缸方案以及采用不同的控制参数所对应的循环功耗和摩擦功耗有较大差别，影响停缸后发动机性能。基于电磁驱动配气机构全柔性化的特点，研究了滞留废气、滞留空气、排气门常开3种停缸状态下的功耗。仿真结果表明，减少停缸循环缸内气体量有利于降低功耗，排气门常开方案功耗随气门升程增加而降低。最后确定了以最小功耗提高经济性和最大功耗改善换挡品质的停缸方案。
基于入位基准线的避死区自动泊车路径规划
李茂月;陈月;徐光岐
2019, 30(01):  53-63. 
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为避免自动泊车过程中出现泊车死区，提出一种在车位外部汽车自动向前行驶至前进水平线的轨迹计算方法；为了减小泊车所需的车位长度，研究了由前进水平线倒车泊入车位，并保证该泊车轨迹经过入位基准线的方法。通过确定出的几个必须经过的定点坐标，利用插值样条理论与几何数学，确定出汽车在车位外部的泊车路径及其函数，且该函数具有唯一性，因此减少了自动泊车过程中系统不断进行反馈与纠正的计算过程。通过实验车的模拟验证，证明了路径规划的正确性。利用CarSim软件进行泊车过程的运动仿真，并对绘制出的轨迹线进行分析，结果表明该方法能控制汽车自动前进至非泊车死区位置，并可以减少对泊车所需车位长度的要求。
可持续制造
面向高效节能的复杂曲面分区数控铣削加工优化方法
赵俊花1;李丽1;李玲玲1;李聪波2
2019, 30(01):  64-71. 
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复杂曲面加工常采用统一的切削参数和刀具路径完成整个曲面加工，未考虑复杂曲面几何特性变化对能耗和加工时间的影响关系。以复杂曲面为研究对象，根据曲面曲率特性并运用模糊聚类算法对复杂曲面进行分区。在此基础上，针对每一个分区曲面，采用正交试验方法确定能耗和加工时间综合最优的切削参数和刀具路径,即实现复杂曲面加工总能耗最低和加工时间最短。最后，将所提出的曲面分区铣削优化方法与传统曲面整体铣削方法作对比，验证了所提方法的有效性。
高速干切滚齿工艺切屑形变规律及其对刀具的损伤行为
李本杰;曹华军;杨潇;周进
2019, 30(01):  71-78. 
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针对高速干切滚齿过程中切屑的形变规律及切屑挤压行为，基于DEFORM-3D建立了高速干切滚齿工艺仿真实验模型，通过对不同工艺参数下高速干切滚齿工艺实验仿真，实现了高速干切滚齿过程中齿轮材料去除过程的可视化，获得了高速干切滚齿过程中切屑的形变规律以及干切滚刀的磨损状态。结合实际高速干切滚齿加工实验，对比切屑形貌及干切滚刀损伤情况，进一步验证了切屑在生成及流动过程中的形变规律以及切屑对干切滚刀的挤压损伤行为。研究结果可为高速干切滚齿工艺参数优化以及高速干切滚刀的寿命延长和性能控制提供参考。
铣刀盘激光熔覆修复过程的温度场与应力场有限元仿真
舒林森1,2;王家胜1
2019, 30(01):  79-84. 
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为了判定铣刀盘激光熔覆修复过程是否会发生热致应力开裂的问题，对铣刀盘激光熔覆修复过程的三维温度场和应力场进行模拟。根据铣刀盘损伤特征建立铣刀盘的三维修复模型，利用结构化网格划分方法构建修复后的铣刀盘分析模型及边界，将单元生死技术和ANSYS APDL自编程序相结合，重现铣刀盘激光熔覆修复成形过程。研究表明，大温度梯度和几何约束限制使刀盘修复部位产生高的残余应力，最大值为384 MPa。实际应用表明，铣刀盘修复后未产生开裂缺陷，修复效果良好，验证了仿真的正确性。
增材制造
3D打印机G代码预处理优化算法
余道洋
2019, 30(01):  85-89. 
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为了突破现有3D打印机控制系统原有的文件处理模式的限制，提出将G代码程序在PC端先行预处理的方法。在程序预处理过程中，同时对多段微小线段进行前瞻控制和速度规划；预处理结束后，再将处理结果输入3D打印机执行打印操作。该方法减少了3D打印机处理器负担，且通过PC端预处理可以得到更优化的计算结果。实验测量数据证明：G代码预处理方法与传统G代码处理方法相比，节省了打印机处理器处理时间，同时提高了打印品质。
熔融沉积成形快速成形机加热构建平台的温度场分析及优化
吕宁;郑健;赵欣;徐薇
2019, 30(01):  90-95. 
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通过对加热构建平台（HBP）进行温度场采集与仿真，针对HBP的热传递原理进行分析，得出了HBP与外界进行温度交换的原因及方式。提出了一种能够实现温度补偿、保证温度均衡的新型HBP，建立了两种HBP在不同环境温度下表面温度差的仿真模型。针对两种HBP完成了实际模型的打印工作，并对成形件尺寸进行了测量与分析。实验结果验证了优化后的HBP表面温度更均衡，能有效抑制成形件翘曲变形。
先进材料加工工程
基于改进应变能密度法的电动轮自卸车车架焊缝疲劳寿命预测
米承继1,2,3;谷正气1,3;蹇海根1;张勇1,3;李文泰1;余冰1
2019, 30(01):  96-104. 
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针对复杂载荷作用下焊接结构应力应变响应出现非完全封闭而交叉的现象，考虑封闭环以外的塑性应变能密度，提出了一种改进的应变能密度计算方法。通过设计制作对接接头试验试件，开展了焊接接头机械性能和疲劳试验研究，获取了Ramberg|Osgood方程参量并构建了基于总应变能密度的疲劳损伤模型。建立了电动轮自卸车车架有限元模型，开展了车架焊缝多载荷步非线性有限元分析。结合新方法和数值模拟得到的应力应变响应计算危险点各应变能密度，依据拟合的疲劳损伤模型进行寿命预测，计算结果与实际失效位置和开裂时间吻合较好。
冷加工过程中316L奥氏体不锈钢硬度压痕尺寸效应分析
薛河;李凯;王帅;赵宽
2019, 30(01):  105-112. 
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通过理论结合试验的方法对冷加工过程中316L奥氏体不锈钢硬度压痕尺寸效应（ISE）进行了分析，并将根据理论模型得到的真实硬度与测试硬度进行了对比。结果表明：不同伸长率下316L奥氏体不锈钢呈现正ISE现象。通过对三种常见的理论模型分析发现，修正比例试样阻力(MPSR)模型能更准确地描述冷加工下316L奥氏体不锈钢的ISE现象，并通过此模型得到了伸长率为0、15%、30%、40%下真实硬度值分别为159.16 MPa、228.07 MPa、259.72 MPa、282.54 MPa，且验证得出各伸长率下的真实硬度与屈服强度之间存在线性关系，随后结合材料的真实硬度值发现，在9.8 N压头载荷下测出经不同静态单轴拉伸后的316 L不锈钢维氏硬度几乎不存在ISE现象。
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解码智造，《机·智》当先
朱铎先1;赵敏2
2019, 30(01):  113-117. 
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第八届“上银优秀机械博士论文奖”获奖论文
2019, 30(01):  118-125. 
摘要 ( )   PDF (353KB) ( )  
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英文目次
2019, 30(01):  126. 
摘要 ( )   PDF (71KB) ( )  
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